Idoneidad de los productos de Flexpipe Systems para su uso en aplicaciones con ciclos de presión y pulsaciones Este boletín aborda los conocimientos con que cuenta Flexpipe Systems sobre las aplicaciones con oscilaciones cíclicas así como su experiencia en evaluar y recomendar los productos idóneos para aplicaciones específicas. Con más de 50 millones de pies (15,2 millones de metros) de tubería instalada desde el 2003, Flexpipe Systems es un líder en la industria de la tubería compuesta enrollable. El siguiente diagrama muestra una serie de herramientas que Flexpipe Systems emplea para determinar la idoneidad de un producto en particular en aplicaciones con oscilaciones cíclicas de presión o pulsaciones y para hacer una recomendación final al cliente. Esquema de temas - Introducción - Pruebas a los productos - Ensayos de materiales - Diagrama de Goodman - Regla de Miner - Datos para análisis de aplicaciones - Sistema de monitoreo en el campo - Procedimiento de revisión de aplicaciones - Tipos de bombas - Resumen Para mayor información, visite: www.flexpipesystems.com. Pruebas a los productos Curvas S-N Ensayos de materiales Monitoreo en el campo* Aportes de los clientes Diagrama de Goodman Regla de Miner Datos del formato de revisión de aplicación Revisión de solicitudes de uso en aplicaciones * Para sistemas existentes Determinación de la idoneidad para uso en aplicaciones cíclicas
2 DISCUSIÓN: Flexpipe Systems lleva a cabo una serie de pruebas internas y externas para validar la idoneidad de sus productos en diferentes tipos de aplicaciones. Algunas de estas pruebas que son relevantes para las aplicaciones con oscilaciones cíclicas de presión o pulsaciones incluyen: Pruebas a los productos: Pruebas de tuberías de conducción a escala completa: La tubería y las conexiones son sometidas conjuntamente a ciclos de presión de gran amplitud a la temperatura operativa máxima admisible del producto. El número de ciclos hasta fallar para cada pico de presión se representan gráficamente de acuerdo con la norma ASTM-D 2992 (Procedimiento A). La curva de límite de confianza inferior del 95% se determina a partir de estos datos y se utiliza como la base para determinar el número esperado de ciclos de encendido/apagado completos hasta fallar a una presión dada. Consulte más abajo un ejemplo de curva S-N para el producto FlexCord Linepipe 801: Ensayos de materiales: Pruebas de fatiga de los materiales de refuerzo: El ensayo de fatiga de los cables de acero galvanizado es realizado por terceros a diferentes relaciones de esfuerzos mínimos/máximos. Estas pruebas se han llevado a cabo a altas frecuencias e incluyen ensayos de hasta 100 millones de ciclos sin fallar.
3 Diagrama de Goodman: Flexpipe Systems, a través de sus años de experiencia en pruebas de productos e investigaciones en el tema de ensayos con oscilaciones cíclicas, ha recogido cientos de datos y desarrollado diagramas de Goodman para diferentes productos a fin de predecir la vida bajo oscilaciones cíclicas de cada producto. Un diagrama de Goodman tiene una presión media como el eje X, una presión alternante como el eje Y y tiene perfiles lineales, que se corresponden con el número de ciclos al que un producto puede ser sometido bajo diferentes combinaciones de presión medias y alternantes sin fallar. Un diagrama de Goodman es una poderosa herramienta que permite la evaluación del ciclo de vida, basado en los datos de pruebas de productos reales, en cualquier combinación de presión media y presión alternante. Flexpipe Systems utiliza un diagrama de Goodman en el proceso de revisión de las solicitudes de uso en aplicaciones para determinar el ciclo de vida de un producto y luego aplica un factor de seguridad de al menos 10 según el requisito API 17J para calcular el número de ciclos al que un producto puede ser sometido sin fallar durante la vida útil deseada. Estos cálculos se utilizan para hacer una recomendación final al cliente respecto a la idoneidad de un producto en particular para ser usado en una aplicación específica. A continuación se presenta un ejemplo del diagrama de Goodman para el producto FlexCord Linepipe 801 de 3-4 :
4 Regla de Miner: A menudo, un sistema se somete a diferentes tipos de ciclos de presión (por ejemplo pulsaciones de alta frecuencia provenientes de las bombas de pistón además de ciclos de gran amplitud de encendido/apagado). En tales casos, Flexpipe Systems utiliza la Regla de Miner para evaluar los efectos combinados de diferentes tipos de ciclos de carga a fin de calcular la vida útil cíclica de un producto. donde: n i = número de ciclos de carga acumulada durante la vida N i = número de ciclos de carga hasta fallar Esencialmente, la Regla de Miner establece que si un sistema está sometido a muchos tipos diferentes de ciclos de carga, entonces la relación ni / Ni calcula la proporción de la vida consumida debido a cada ciclo de carga diferente. La regla predice una aplicación segura si la suma de todas las relaciones de ni /Ni es inferior a 1. Refiérase al ejemplo a continuación: Datos para el análisis de aplicaciones: Los Gerentes de Cuentas de Flexpipe Systems trabajan en estrecha colaboración con los clientes y recaban datos que se introducen directamente en el formato de revisión de aplicaciones. Un formato de revisión de aplicaciones es un formulario detallado que se utiliza para recabar información sobre el uso de un sistema de tuberías e incluye detalles tales como los parámetros operativos, la exposición química, la operación de la bomba/compresor, las fluctuaciones de presión de los caballetes de bombeo y de las bombas/compresores. Sistema de monitoreo en el campo: La experiencia indica que, en ocasiones, los clientes no se dan cuenta de la severidad de las pulsaciones cíclicas a las cuales sus tuberías están sometidas. Flexpipe Systems ofrece a sus clientes un servicio de monitoreo en el campo para medir y evaluar los ciclos de presión a los que sus tuberías están sometidas. Un manómetro normal no es capaz de medir las pulsaciones de presión de alta frecuencia. Por lo tanto, Flexpipe Systems utiliza un servicio de registro de pulsaciones de desarrollo propio para registrar y graficar los perfiles de presión de los sistemas de tuberías de los clientes.
5 El sistema de monitoreo en el campo es un sistema sencillo que se puede llevar en un maletín de computadora portátil. El transductor de presión está conectado a una conexión y puede ser conectado directamente a una tubería existente. La información registrada se utiliza entonces para generar y analizar perfiles de presión. El sistema de monitoreo en el campo le permite a Flexpipe Systems ofrecer el producto más adecuado para la aplicación del cliente. Procedimiento de revisión de aplicaciones: El procedimiento de revisión de los formatos de aplicaciones de Flexpipe Systems es un ejemplo del sólido compromiso de Flexpipe con la fiabilidad y la satisfacción del cliente. El Formulario de Revisión de Aplicaciones es revisado por el equipo de Ingeniería de Aplicaciones de Flexpipe Systems para proporcionar recomendaciones específicas del proyecto respecto a la selección de los mejores productos, el diseño óptimo del sistema y las consideraciones operativas para la aplicación prevista. Las recomendaciones, en concreto, respecto a la idoneidad de un producto en particular para su uso en aplicaciones con oscilaciones cíclicas se basan en una serie de parámetros tales como: Tipos de bombas: Uno de los parámetros clave que se consideran en la evaluación de la idoneidad de tuberías de línea Flexpipe o FlexCord para una aplicación de servicio con oscilaciones cíclicas es el tipo de bomba. Los diferentes tipos de bombas generan diferentes ciclos de presión en una tubería. A continuación se muestra una comparación de los perfiles de presión para las bombas comúnmente utilizadas:
6 a) Bomba centrífuga Perfil de presión de una bomba centrífuga con una presión media de 115 psi. Este tipo de bomba proporciona una presión constante sin pulsaciones de presión de alta frecuencia o vibraciones excesivas. Los productos FlexPipe Linepipe son adecuados para este tipo de aplicación. b) Bombas de desplazamiento positivo Bomba dúplex Perfil de presión de una bomba dúplex que tiene una presión media de 390 psi, pero una pulsación de 180 psi (46,2%) de pico a pico y una frecuencia de 60 ciclos/min.
7 Bomba tríplex Perfil de presión de una bomba tríplex que tiene una presión media de160 psi, pero una pulsación de 34 psi (21.3%) de pico a pico y una frecuencia de 120 ciclos/min. c) Bombas de diafragma Perfil de presión de una bomba de diafragma que tiene una presión media de 130 psi, pero una pulsación de 60 psi (46%) de pico a pico y una frecuencia estimada de 240 ciclos/min. Las bombas de desplazamiento positivo y bombas de diafragma pueden generar sustanciales pulsaciones de presión de alta frecuencia y vibraciones en una tubería. Flexpipe Systems ha diseñado y probado de manera específica el producto FlexCord Linepipe, el cual es apto para funcionar a plena máxima presión operativa permitida (MAOP) (2000 psi), con pulsaciones de presión de alta frecuencia de 200 psi de pico a pico, en combinación con un ciclo completo de encendido-apagado de presión por día.
8 d) Caballetes de bombeo (pump jack) Curva de presión de un caballete de bombeo con una presión de carrera ascendente de 144 psi y una presión de carrera descendente de 114 psi, con 7 ciclos/minuto. El diferencial entre la carrera ascendente y la descendente es de 30 psi. RESUMEN: Las tuberías de línea Flexpipe son adecuados para la mayoría de las aplicaciones de caballetes de bombeo cuando el diferencial entre la carrera ascendente y la descendente está limitado a 75 psig. Para aplicaciones de caballetes de bombeo severas, donde el diferencial entre la carrera ascendente y la descendente supera 75 psig, Flexpipe Systems normalmente recomienda el uso de la tubería de línea FlexCord. La oscilación de la presión es una causa común de fallas en las tuberías. Los ciclos de presión pueden degradar la integridad estructural de los diversos materiales de tuberías que resultan en fallas. Flexpipe Systems tiene experiencia y conocimientos significativos respecto a aplicaciones con oscilaciones cíclicas y, en combinación con un proceso robusto de revisión de aplicaciones, es capaz de recomendar el producto más adecuado para cada aplicación. Flexpipe Systems ofrece una gama completa de productos para aplicaciones que van desde presión constante hasta ciclos de presión severos. Para aplicaciones en las que el sistema está sometido a una presión constante, por ejemplo, en los casos donde se utilizan bombas centrífugas, bombas de cavidad progresiva, bombas de engranajes, etc., Flexpipe Systems normalmente recomienda el uso de tuberías de línea Flexpipe. Las tuberías de línea Flexpipe son una muy buena opción para la mayoría de las aplicaciones de caballetes de bombeo cuando el diferencial entre la carrera ascendente y la descendente está limitado a 75 psig. Por otro lado, Flexpipe Systems típicamente recomienda el uso de tuberías de línea FlexCord para aplicaciones en las que el sistema está sujeto a condiciones severas de presión cíclica tales como aplicaciones en las que se utilizan bombas de desplazamiento positivo (dúplex, tríplex etc.) o caballetes de bombeo con un régimen de presiones más agresivo. La tubería de línea FlexCord es una excelente opción para la transferencia de agua, para la disposición de agua salada y para las líneas de inyección de agua. Nota: Consulte el Boletín sobre Oscilaciones Cíclicas para mayor información. Los datos sobre el producto están sujetos a cambios sin previo aviso. Los productos de Flexpipe Systems están patentados bajo las patentes de EE.UU. 6.889.716, 6.902.205, 7.946.629 B2 y 8.042.252 B2, bajo las patentes del Canadá 2.513.506, 2.513.468 y 2.562.823, y bajo la patente europea 1592908. Otras patentes están pendientes. ShawCor Ltd., 2013. Modernización de las tuberías de conducción flexpipesystems.com Rev. No. 002: 07 de noviembre de 2012